10、000年以上前の接近遭遇は降着円盤の渦巻きをかき立てました

降着円盤と侵入物の履歴の概略図。 左下から始まる3つのプロットは、数値シミュレーションのスナップショットであり、それぞれ4000年後と8000年後のフライバイイベント時のシステムを示しています。 右上の画像はALMAの観測からのもので、スパイラルとその周りに2つのオブジェクトがあるディスクを示しています。これは、フライバイイベントから12、000年後のシステムに対応しています。 クレジット:SHAO

中国科学院の上海天文台(SHAO)の副研究員であるLu Xing博士は、雲南大学、ハーバード-スミソニアン天体物理学センター、およびマックスプランク研究所の共同研究者とともに、高解像度の観測を使用しました。アタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ(ALMA)からのデータにより、銀河中心にある巨大な原始星円盤を発見し、そのらせん状の腕がどのように形成されたかを判断します。

このグループの研究によると、この円盤は近くの物体との密接な遭遇によって混乱し、スパイラルアームの形成につながったことが示されています。 この発見は、降着円盤とフライバイを通して、質量の大きい星の形成が質量の小さい星の形成に類似している可能性があることを示しています。

結果はで公開されました ネイチャーアストロノミー 5月30日。

星の形成中に、降着円盤が生まれたばかりの星の周りに発生します。 「原始星円盤」としても知られるこれらの降着円盤は、星形成に不可欠な要素です。 降着円盤は、環境から原始星にガスを継続的に供給します。 この意味で、それらは星が生まれ育った恒星の揺りかごです。

しかし、大規模な原始星、特に30を超える太陽質量を持つ初期のO型の原始星の場合、それらの形成における降着円盤の役割は明確ではありません。

地球から約26,000光年の距離にある銀河中心は、ユニークで重要な星形成環境です。 超大質量ブラックホールSgrA*に加えて、銀河中心には、主に水素分子(H2)、これは星形成の原料です。 重力崩壊が始まると、ガスは星を形成し始めます。

しかし、銀河中心の環境は独特で、強い乱流と強い磁場、そしていて座A *からの潮汐力があり、これらはすべてこの地域の星形成に大きく影響します。

銀河中心と地球の間の距離は非常に大きく、前景の汚染は複雑であるため、銀河中心周辺の星形成領域を直接観測することは困難でした。

ルー博士が率いる研究チームは、ALMAの長いベースライン観測を使用して、40ミリ秒角の分解能を達成しました。 その解像度がどれほど優れているかを知るには、上海のオブザーバーが北京のサッカーを簡単に見つけることができます。

これらの高解像度、高感度のALMA観測により、研究者たちは銀河中心に降着円盤を発見しました。 円盤の直径は約4,000天文単位で、太陽の約32倍の質量を持つ形成中の初期のO型星を取り囲んでいます。 このシステムは、降着円盤を備えた最も大規模な原始星の1つであり、銀河中心での原始星円盤の最初の直接イメージングを表しています。

この発見は、大規模な初期O型星が降着円盤を含む形成段階を経ることを示唆しており、この結論は銀河中心の独特の環境に当てはまります。

さらに興味深いのは、ディスクに2つのスパイラルアームがはっきりと表示されていることです。 このような腕は渦巻銀河によく見られますが、原始星の円盤にはめったに見られません。 一般に、渦巻き状の腕は、重力の不安定性によって引き起こされる断片化のために降着円盤に現れます。 しかし、この研究で発見されたディスクは熱くて乱流であるため、それ自体の重力のバランスをとることができます。

この現象を説明しようとして、研究者たちは別の説明を提案しました。それは、らせんが外部の摂動によって引き起こされたというものです。 研究者たちは、ディスクから数千天文単位離れた約3つの太陽質量(おそらく外部摂動の原因)の物体を検出した後、この説明を提案しました。

この命題を検証するために、研究者たちはこのオブジェクトの数十の可能な軌道を計算しました。 彼らは、これらの軌道の1つだけがディスクを観測されたレベルまで混乱させることができることを発見しました。 その後、上海天文台の高性能スーパーコンピューティングプラットフォームで数値シミュレーションを実行し、侵入物の軌道を追跡しました。 科学者たちは、1万年以上前に円盤の渦巻きをかき混ぜていたはずの物体が円盤を飛んでいた歴史全体をうまく再現することができました。

「分析計算、数値シミュレーション、およびALMA観測の間の優れた一致は、ディスク内のらせん状の腕が侵入物体のフライバイの遺物であるという確固たる証拠を提供します」とLu博士は述べています。

この発見は、星形成の初期の進化段階にある降着円盤がフライバイなどの頻繁な動的プロセスの影響を受け、これらのプロセスが星や惑星の形成に実質的に影響を与える可能性があることを明確に示しています。

興味深いことに、フライバイは私たち自身の太陽系でも起こった可能性があります。ショルツ星として知られるバイナリ恒星系は、約70,000年前に太陽系を飛んで、おそらくオールトの雲を貫通して、彗星を内太陽系に送りました。

現在の研究は、特に銀河中心周辺の高密度の環境では、より重い星の場合、そのようなフライバイも頻繁に発生するはずであることを示唆しています。 「この巨大な原始星の形成は、降着円盤とフライバイイベントが関係する、太陽のような低質量のいとこに似ています。星の質量は異なりますが、星形成の特定の物理的メカニズムは同じである可能性があります。これは、解決するための重要な手がかりを提供します。巨大な星形成の謎」と語った。


赤ちゃんの星の周りの若い降着円盤のスパイラルアーム


詳しくは:
Xing Lu et al、中央分子帯にフライバイによって誘発された渦巻きを持つ巨大なケプラーの原始星円盤、 ネイチャーアストロノミー (2022)。 DOI:10.1038 / s41550-022-01681-4

中国科学院提供

引用:10,000年以上前の緊密な出会いは、降着円盤(2022年6月2日)でスパイラルをかき立て、2022年6月4日https://phys.org/news/2022-06-encounter-years-spirals-accretion-disk.htmlから取得しました。

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